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探讨除磷剂对聚磷菌厌氧释磷、好氧吸磷过程的影响

    发布时间:2016年12月23日     点击数:3694   【

磷是水体富营养化的限制因素,控制污水处理厂排放水中的磷尤为重要。生物除磷易受进水水质和工艺参数的影响,国内生物除磷效率普遍偏低,除磷稳定性较差,很多污水厂采取了化学辅助除磷的措施以达到污水排放一级A标准,应用较广泛的是直接在曝气池末端投加除磷剂,即同步除磷。除磷剂主要有铁盐、铝盐,铁盐的除磷效果优于铝盐,亚铁盐的除磷效果较优。除磷剂对生物系统的影响是两者能否发挥协同作用的关键,目前主要从药剂对硝化过程、ss、微生物群落结构及数量、污泥活性的影响进行考察,对生物除磷的影响报道较少,原因在于投药后难以区分化学除磷和生物除磷。药剂除与活性污泥争夺磷源外,化学除磷产生的化学污泥,在厌氧/好氧交替时也会出现磷的释放和吸收而干扰生物除磷过程的判断,如铁盐陈磷时产生的铁磷沉淀和氢氧化铁,厌氧时氧化还原电位降低使Fe3+还原成Fe2+,铁磷沉淀溶解放出磷,好氧时又形成铁磷沉淀而去除污水中的磷,氢氧化铁也会吸附磷酸根。国内外研究中有对污泥中磷的赋存形态进行分级提取、用污泥中PHA含量的变化表征生物除磷能力以区分生物除磷和化学除磷的报道。同步除磷时污水中磷的变化已经不能用于指示生物除磷,需要寻求新的参数。聚磷菌胞内的聚合磷酸盐(聚磷)带负电荷,Mg2+、K+作为聚磷的反离子以稳定结构、维持细胞中性,反离子与正磷酸盐同时释放、吸收,且Mg/P、K/P摩尔比为常数,因此本研究以钾离子的变化来表征生物除磷能力,探讨除磷剂对聚磷菌厌氧释磷、好氧吸磷过程的影响,将有助于同步除磷的优化控制。

1材料与方法

1.1试验装置与试验用水

试验采用SBR反应器,总容积36L,有效容积30L,排除比0.5,每周期的运行工况为厌氧1h,曝气4h,沉淀0.5h,运行由时间控制器控制,每天运行3周期。厌氧时用搅拌桨搅拌,好氧时用粘砂头曝气,DO控制在2~3mg/L。接种污泥取自武汉科技大学污水处理站,SRT为10d,反应器中MLSS3500mg/L左右。

化学污泥对生物除磷的影响采用烧杯试验(0~5#),容积1L的烧杯,由六联电动搅拌器、曝气粘砂头和时间控制器构造厌氧/好氧环境,运行程序与前述SBR反应器相同。

试验用水取自武汉科技大学污水处理站,为生活污水,COD250~400mg/L,TN35~75mg/L,氨氮25~50mg/L,PO4^3--P6~9mg/L。

1.2试验方法

同步除磷:前期优选试验已经确定硫酸亚铁为除磷剂,曝气3h末按Fe/P摩尔比=1.5:1投加可使出水TP小于0.5mg/L,达到污水排放一级A标准。从SBR反应器中取混合液至1L烧杯(5#)中,厌氧1h,曝气3h末投加硫酸亚铁0.15mmol/L,投药后再曝气1h,沉淀0.5h,连续投加多个周期,进行同步除磷。

化学污泥对生物除磷的影响试验:投加硫酸亚铁后,Fe2+部分被氧化为Fe3+,药剂以沉淀的形式包裹在活性污泥外层,沉淀的成分复杂,主要有羟基磷酸铁、磷酸铁、Fe(OH)3、多核羟基络合物等,因此采用化学纯磷酸铁、氢氧化铁来模拟化学污泥对聚磷菌释磷/吸磷过程的影响。纯生物除磷时,SBR好氧末的TP浓度为2.3~3.7mg/L(即0.075~0.12mmol/L),化学辅助除磷针对的就是这部分生物处理后的剩余磷,并且考虑化学沉淀随剩余污泥排出和在污泥中的累积,将FePO4的投加量定为0.075mmol/L(1#),0.15mmol/L(2#),Fe(OH)3的投加量定为0.05mmol/L(3#),0.10mmol/L(4#),进水结束后立即投加至反应器内,不投药的反应器作为对照组(0#)。

1.3测试项目与方法

水样经0.45μm滤膜过滤后测定,PO43--P采用钼锑抗分光光度法测定,K+采用离子计测定(雷磁PXS-270)。

观察钾离子对生物除磷的指示作用、同步除磷的特性、磷酸铁沉淀/氢氧化铁对生物除磷的影响,得出结论:

(1)钾离子可用于指示生物除磷,K/P摩尔比与进水钾离子浓度有较好的正相关性。

(2)好氧末投药进行同步除磷时,投药后的1h聚磷菌因无法获得磷源而停止吸磷。连续投加药剂,聚磷菌的厌氧释磷量、好氧吸磷量均降低。建议化学辅助除磷时改变连续投药为间歇投药。

(3)系统中磷酸铁沉淀含量0.075mmol/L时,聚磷菌的释磷量、吸磷量分别高于对照组27%、23%,生物除磷得到强化。磷酸铁含量为0.15mmol/L时,聚磷菌的释磷量与对照组相等,但吸磷量低于对照组6%。含量增加对聚磷菌吸磷的抑制作用强于对释磷的抑制作用。生物污泥对磷酸铁的溶解/再沉淀有影响,并且对低浓度、高浓度磷酸铁的作用过程不同。

(4)氢氧化铁对聚磷菌厌氧释磷和好氧初期吸磷有抑制作用,氢氧化铁含量由0.05mmol/L增至0.10mmol/L时,其对聚磷菌厌氧释磷量的抑制程度由19%增至26%,对好氧第1小时吸磷的抑制程度由20%增至39%。含量增加对聚磷菌吸磷的抑制作用更大。

(5)磷酸铁在厌氧和好氧初期有溶解,聚磷菌释放的磷一部分被氢氧化铁吸附。

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